CC BY
78
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
М г 8
19
20 18 21
23
1
0
0
0
24 25 22 26
0 1 0 0
1 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
23 28 29 27 30
24 1 0 0 0
М Г 8=25 1 0 0 0
Г 8 22 0 1 0 0
26 0 0 1 0
0 0 0 1
5. Выполняется умножение матриц инцидентности гиперграфов. В результате получается матрица.
Мобщ Фи КХда2 =
28
4
29 27 44
30 2 ’
где m1 = 1, m2 = 4, Р 1,28 = 4; Р 1,29 = 4 Р 1,27 = 4 P1,30 2.
В соответствии c (2) показатель сложности данной технологической структуры равен КС = 0,25 (4 + 4 + 4 + 2) - 1 = 2,5.
В целом предложенное математическое описание компоновки технологической структуры обеспечивает создание единого автоматизированного синтеза, начиная с выбора рационального исходного сырья и кончая выбором допустимых, нехудших и оптимальных вариантов компоновки техно-
логических структур лесопромышленных предприятий с количественной оценкой их сложности. Результаты работы апробированы при компоновке технологических структур лесопромышленных предприятий с различным годовым грузооборотом на множестве технико-экономических показателей, показателей сложности и избыточности, а также в учебном процессе по дисциплинам кафедры управления автоматизированными производствами Московского государственного университета леса.
Библиографический список
1. Дорошенко, В.А. Синтез технологической структуры автоматизированных технологических процессов первичной обработки древесины: монография / В.А. Дорошенко. - Красноярск: КГТА, 1996.
- 299 с.
2. Друк, Л.В. Повышение эффективности обработки древесного сырья на основе рациональных компоновок технологического оборудования: автореф.
дис..канд. техн. наук / Л.В. Друк. - М.: МГУЛ,
2000. - 25 с.
3. Курейчик, В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР / В.М. Курейчик.
- М.: Радио и связь, 1990. - 352 с.
4. Многокритериальный выбор оборудования на основе метода рабочих характеристик при технологической подготовке первичной обработке древесного сырья / В.А. Дорошенко, Л.В. Друк, А.А. Назаренко // Технология и оборудование для переработки древесины: Науч. Тр. - М.: МГУЛ, 2007. - Вып. 335. - С. 86-105.
ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
для проектирования лесных дорог
М.Э. ИВАНОВА, асп. каф. транспорта леса МГУЛ
Рост лесозаготовок для удовлетворения спроса создаваемых предприятий ЛПК, снижение цен на древесину и обеспечение конкурентоспособности лесозаготовок напрямую связаны с возможностями вывоза заготовленной древесины. Наличие развитой дорожной сети круглогодичного действия способно обеспечить высокую эффективность деятельности всего лесного сектора.
caf-transport@mgul. ac. ru
В современном лесном секторе производственные мощности имеют большой износ. Износ парка лесозаготовительной техники в среднем по стране составляет 81 %, дорожно-строительной техники - 52 %, технологических и вспомогательных механизмов - 85 %. Эксплуатация изношенного парка лесозаготовительной и дорожно-строительной техники приводит к большим простоям механизмов в ремонте и значительным материаль-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 5/2010
185
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ным и трудовым затратам на их поддержание в работоспособном состоянии.
Управление лесопромышленными процессами осуществляется неавтоматизированными способами. Существующий процесс организации работ трудоемкий, основывается на использовании множества документов на бумажной основе. Следствие - сложность обновления имеющихся данных, снижение оперативности решений. В век бума информационных технологий геоинформационные системы (ГИС) стали обычным инструментом, помогающим решать различные задачи [1]. Использование ГИС-технологий в лесном и лесопромышленном хозяйстве позволит обеспечить полное и рациональное использование сырьевых ресурсов, облегчить процесс управления лесами, отпадет необходимость в затратах большого количества времени на планирование, моделирование, проектирование, строительство, эксплуатацию и мониторинг лесных дорог, а также на транспортные и строительные затраты из-за ошибок проектирования и планирования.
Транспортные объекты и сети располагаются на земле или вблизи поверхности. А ГИС специально предназначены для работы с пространственной информацией. И поскольку данные об объектах на поверхности земли составляют пространственную информацию, по-
лучается, что ГИС прекрасно подходят для управления транспортными объектами и сетями.
Собственно, что нужно знать о транспортных объектах? Их координаты в пространстве и описательные характеристики [2]. Именно это и составляет суть ГИС - соединение координатной и описательной информации в единое целое.
Способы представления описательной информации могут быть различны: значение с датчика, фотография, реальное видеоизображение, таблица БД (базы данных) о характеристиках объекта и многое другое.
ГИС оказывают большую помощь в наглядном представлении первичной информации, здесь много общего с системами автоматизированного проектирования (САПР).
Если в САПР сложный объект может быть представлен в виде некоторой схемы, то ГИС может быть удобным интерфейсом для доступа к информации от ее источников. Например, это может быть схема транспортной сети (рис. 1).
Также с помощью ГИС пользователь может получить интересующую его информацию о характеристиках и состоянии объекта: ширина колеи, тип покрытия дороги, состояние дороги на сегодняшний день и т.д., выбрав курсором некоторый элемент схемы (рис. 2).
186
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Рис. 2. Информация о федеральной автодороге с покрытием (шоссе)
Рис. 3. Набор тематических слоев: 1- существующая транспортная сеть; 2- населенные пункты; 3- гидрография; 4- объединение вышеперечисленных слоев
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010
187
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Важно также и то, что ГИС содержат удобные средства для создания и редактирования таких схем и организации связи с первичными источниками информации.
ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал важность при решении разнообразных реальных задач: для отслеживания передвижения транспортных средств и материалов, детального отображения реальной обстановки и планируемых мероприятий (рис. 3).
Итак, современные ГИС имеют множество мощных функций. Рассмотрим основные возможности и функции на примере системы MapInfo Professional [3].
Визуализация и дизайн карт.
- создание тематических карт с помощью закраски и штриховки регионов в зависимости от числовых показателей, с помощью круговых и прямоугольных диаграмм, плотности нанесения точек, символов, размеры которых выбираются автоматически и по выбору пользователя в зависимости от числовых показателей (данных пользователя). Возможность создания непрерывной закраски на основе интерполяции числовых показателей;
- комбинирование вышеуказанных способов для получения тематических карт по нескольким показателям одновременно;
- создание тематических карт по данным, находящимся в нескольких таблицах (базах данных);
- статистический анализ данных;
- одновременное отображение данных пользователя в нескольких видах (каждый в своем окне) - в виде карт, таблиц, графиков и диаграмм, отчетов-легенд построения тематических карт, статистических отчетов (рис. 2);
- возможности прогноза и анализа по принципу «а что, если»;
- возможность увеличивать/умень-шать масштаб карты от нескольких сантиметров до 100000 км;
- информация располагается по слоям, при этом карта представляет собой любую комбинацию слоев (рис. 3);
- динамическое подгружение слоев при изменении масштаба;
- геокодирование;
- автоматическое и интерактивное построение подписей к объектам на карте, вращение надписей.
Возможности анализа.
- присоединение и восстановление информации к любому объекту;
- пространственный анализ: нахождение объектов на карте, входящих в заданный объект;
- SQL-запросы: выборки с помощью выражений, группирования по колонкам, связывание таблиц, иерархия запросов;
- функции пространственного анализа;
- функции над объектами: создать объект, комбинировать и преобразовывать объекты;
- математические функции, функции преобразования типов, статистика.
Создание и редактирование карт
- редактирование и создание карты с помощью мыши;
- работа с различными типами объектов;
- редактирование объекта, точное позиционирование и перемещение объекта, создание новых узлов, копирование или удаление, сглаживание линейных объектов;
- создание буферных зон по заданному или произвольному расстоянию, создание комбинированных или уникальных буферных зон (рис. 4);
- функции работы с полигонами: расщепление, удаление, комбинирование полигонов, удаление внешних объектов вокруг полигона, перекрытие узлов, связывание/раз-вязывание данных;
- работа с растровыми файлами: одновременное отображение растровых и векторных файлов, координатная привязка растровых файлов по нескольким точкам, регулирование яркости, контрастности, оттенков серого, контроль прозрачности;
- импорт/экспорт растровых файлов: GIF, JPEG, TIFF, PCX, BMP, TGA, BIL;
- создание сплошного изображения из нескольких перекрывающихся растровых файлов.
188
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Рис. 4. Буферная зона (обозначенная пунктиром)
Рис. 5. Проектируемые лесные дороги
Анализ и прогнозирование развития лесных дорог
ГИС-технологии широко применяются в проектировании дорог общего пользования. Их применение в проектировании лесных дорог имеет хорошие перспективы.
В настоящее время отсутствие лесных дорог является основным сдерживающим фактором развития лесного сектора. Лесная дорога является технологической магистралью. По ней ведутся все транспортные перемещения техники, людей, продукции. Она является составной частью лесного массива.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010
189
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Рис. 6. Тематические слои гидрографии, рельефа, болот и озер для анализа местности
В зависимости от сферы деятельности предприятия лесные дороги разделяют на лесовозные и лесохозяйственные.
Оценка развития транспортной лесной инфраструктуры, синхронизированной с планами лесозаготовок, дана по Белоярскому центральному лесничеству Ханты-Мансийского автономного округа - Югры:
1. Определяем наиболее доступные леса, примыкающие к лесным дорогам и дорогам общего пользования (анализ близости или буферная зона) (рис. 4) [4].
2. На территории лесничества выделяем перспективные лесосырьевые базы с наибольшим запасом древесины.
Для эффективного использования лесных ресурсов и проведения лесохозяйственных мероприятий проектируем лесные магистрали, соединяющие существующие дороги с выделенными базами (рис. 5).
3. В процессе разностороннего анализа местности (рис. 6), по которой должна пройти проектируемая магистраль, мы можем определить предварительную ось дороги.
Таким образом, ГИС, как и другие информационные технологии, подтверждает
известную поговорку о том, что лучшая информированность помогает принять лучшее решение.
Однако ГИС - это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений, обеспечивающее ответы на запросы и функции анализа пространственных данных, представления результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде.
Библиографический список
1. Лопандя, А. Основы ГИС и цифрового тематического картографирования. Электронное учебно-методическое пособие / А. Лопандя, А. Немтинов. - Тамбов, 2007.
2. Геоинформационные системы в дорожном строительстве: Справочная энциклопедия дорожника (СЭД). Т VI. / А.В. Скворцов, П.И. Поспелов, В.Н. Бойков и др. - М.: ФГУП «ИНФОРМАВТО-ДОР», 2006.
3. Геоинформационная система MapInfo: учебнометодическое пособие. - Изд-во СГУ, 2003. -56 с.
4. Берлянта, А.М. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / А.М. Берлянта, А.В. Кошкарева. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - 204 с.
190
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010
